הרכב, המבנה והגודל של הגלקסיה שלנו

2024 מְחַבֵּר: Miguel Ramacey | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 06:19

שביל החלב היא גלקסיה ספירלית מפוספסת. קוטר הגלקסיה שלנו הוא בין 100,000 ל-180,000 שנות אור. לפי הערכות המדענים מכיל 100-400 מיליארד כוכבים. יש כנראה לפחות 100 מיליארד כוכבי לכת בשביל החלב. מערכת השמש שוכנת בתוך הדיסק, 26,490 שנות אור מהמרכז הגלקטי, בקצה הפנימי של זרוע אוריון, אחד הריכוזים הספירליים של גז ואבק. כוכבים ב-10,000 שנות האור הפנימיות ביותר יוצרים בליטה ומוט אחד או יותר. המרכז הגלקטי הוא מקור רדיו אינטנסיבי המכונה מזל קשת A, שהוא ככל הנראה חור שחור סופר-מאסיבי של 4.100 מיליון מסת שמש.

מהירות וקרינה

כוכבים וגזים בטווח רחב של מרחקים ממסלול המרכז הגלקטי נעים במהירות של כ-220 קילומטרים לשנייה. מהירות סיבוב קבועה מנוגדת לחוקי הדינמיקה הקפלרית ומרמזת שרובהמסה של שביל החלב אינה פולטת או סופגת קרינה אלקטרומגנטית. מסה זו כונתה "חומר אפל". תקופת הסיבוב היא כ-240 מיליון שנים במיקום השמש. שביל החלב נע במהירות של כ-600 ק"מ לשנייה ביחס למסגרות ייחוס חוץ-גלקטיות. הכוכבים העתיקים ביותר בשביל החלב הם עתיקים כמעט כמו היקום עצמו וככל הנראה נוצרו זמן קצר לאחר המפץ הגדול בתקופות האפלות.

הופעה

מרכז שביל החלב נראה מכדור הארץ כרצועה מעורפלת של אור לבן, ברוחב של כ-30°, מקושתת בשמי הלילה. כל הכוכבים הבודדים בשמי הלילה הנראים לעין בלתי מזוינת הם חלק משביל החלב. האור מגיע מהצטברות של כוכבים לא פתורים וחומרים אחרים הממוקמים בכיוון המישור הגלקטי. אזורים אפלים בתוך הלהקה, כמו הבקע הגדול וקואלסק, הם אזורים שבהם אבק בין כוכבי חוסם אור מכוכבים רחוקים. אזור השמים שמסתיר שביל החלב נקרא אזור ההימנעות.

בהירות

לשביל החלב בהירות משטח נמוכה יחסית. ניתן להפחית מאוד את הנראות שלו על ידי רקעים כמו אור או ירח. כדי ששביל החלב יהיה גלוי, השמיים חייבים להיות כהים מהרגיל. זה אמור להיות גלוי אם מגבלת הגודל היא בקירוב +5.1 ומעלה, ומציגה פרטים נוספים ב-+6.1. זה מקשה לראות את שביל החלב מאזורים עירוניים או פרבריים מוארים, אך גלוי מאוד מאזורים כפריים כאשרהירח נמצא מתחת לאופק. "אטלס העולם החדש של בהירות שמי הלילה המלאכותית" חושף שיותר משליש מאוכלוסיית העולם לא יכולים לראות את שביל החלב מבתיהם עקב זיהום אוויר.

גודל גלקסיית שביל החלב

שביל החלב היא הגלקסיה השנייה בגודלה בקבוצה המקומית, עם הדיסק הכוכבי שלה בקוטר של כ-100,000 ליטאס (30 ק"מ) ועובי ממוצע של כ-1,000 ליטאס (0.3 ק"מ). מחרוזת הכוכבים בצורת טבעת העוטפת את שביל החלב עשויה להיות שייכת לגלקסיה עצמה, המתנדנדת מעל ומתחת למישור הגלקטי. אם כן, זה יצביע על קוטר של 150,000-180,000 שנות אור (46-55 kpc).

מסה

הערכות המסה של שביל החלב משתנות בהתאם לשיטה ולנתונים שבהם נעשה שימוש. בקצה התחתון של טווח האומדן, מסת שביל החלב היא 5.8 × 1011 מסות שמש (M☉), מעט פחות מהמסה של גלקסיית אנדרומדה. מדידות באמצעות מערך בסיס ארוך מאוד בשנת 2009 הראו מהירויות של עד 254 קמ"ש (570,000 מייל לשעה) עבור כוכבים בקצה החיצוני של שביל החלב. מכיוון שמהירות המסלול תלויה במסה הכוללת ברדיוס המסלול, הדבר מצביע על כך ששביל החלב מסיבי יותר, שווה בערך למסה של גלקסיית אנדרומדה ב-7×1011 M☉ בטווח של 160,000 ליטר (49 ק"מ) ממרכזו. בשנת 2010, מדידה של המהירות הרדיאלית של כוכבי הילה הראתה שהמסה הכלולה בתוך 80 קילופרסקים היא 7×1011 M☉. על פי מחקר שפורסם ב-2014, המסה של שביל החלב כולומוערך ב-8.5×1011 M☉, שזה בערך מחצית מהמסה של גלקסיית אנדרומדה.

חומר אפל

רוב שביל החלב הוא חומר אפל, צורה לא ידועה ובלתי נראית שלו, שמקיים אינטראקציה כבידה עם חומר רגיל. הילת החומר האפל מופצת באופן שווה יחסית על פני מרחק גדול ממאה קילומטרים (kpc) מהמרכז הגלקטי. מודלים מתמטיים של שביל החלב מצביעים על כך שמסת החומר האפל היא 1-1.5×1012 M☉. מחקרים אחרונים מראים טווח מסה של 4.5×1012 M☉ וממד של 8×1011 M☉.

גז בין-כוכבי

מסה הכוללת של כל הכוכבים בשביל החלב מוערכת בין 4.6×1010 M☉ ל-6.43×1010 M☉. בנוסף לכוכבים, ישנו גם גז בין-כוכבי המכיל 90% מימן ו-10% הליום, כששני שליש מהמימן בצורה אטומית והשלישי הנותר בצורת מימן מולקולרי. המסה של גז זה שווה ל-10% או 15% מהמסה הכוללת של הכוכבים בגלקסיה. אבק בין כוכבי מהווה עוד 1% מהמסה הכוללת.

המבנה והגודל של הגלקסיה שלנו

שביל החלב מכיל בין 200 ל-400 מיליארד כוכבים ולפחות 100 מיליארד כוכבי לכת. הנתון המדויק תלוי במספר כוכבים בעלי מסה נמוכה מאוד שקשה לזהות, במיוחד במרחקים הגדולים מ-300 ליטא מהשמש. לשם השוואה, גלקסיית אנדרומדה השכנה מכילה כשלושה טריליון כוכבים, ולכן חורגת מגודל הגלקסיה שלנו. שביל החלבעשוי גם להכיל אולי עשרה מיליארד ננסים לבנים, מיליארד כוכבי נויטרונים ומאה מיליון חורים שחורים. ממלאת את החלל בין הכוכבים היא דיסקית של גז ואבק הנקראת המדיום הבין-כוכבי. דיסק זה דומה לפחות ברדיוס לכוכבים, בעוד שעובי השכבה הגזית נע בין מאות שנות אור עבור גז קריר יותר לאלפי שנות אור עבור גז חם יותר.

שביל החלב מורכב מאזור ליבה בצורת מוט מוקף בדיסק של גז, אבק וכוכבים. תפוצת המסה בשביל החלב דומה מאוד לסוג Sbc של האבל, המייצגת גלקסיות ספירליות בעלות זרועות חופשיות יחסית. אסטרונומים החלו לראשונה לחשוד ששביל החלב הוא גלקסיה ספירלית סגורה, ולא גלקסיה ספירלית רגילה, בשנות ה-60. החשדות שלהם אושרו על ידי תצפיות של טלסקופ החלל שפיצר ב-2005, שבהן המחסום המרכזי של שביל החלב היה גדול מכפי שחשבו קודם לכן.

תפיסות לגבי גודל הגלקסיה שלנו עשויות להשתנות. לדיסק הכוכבים בשביל החלב אין קצה חד שמעבר לו אין כוכבים. במקום זאת, ריכוז הכוכבים יורד עם המרחק ממרכז שביל החלב. מסיבות שאינן ברורות, מעבר לרדיוס של כ-40,000 ליטא מהמרכז, מספר הכוכבים ל-parsec מעוקב יורד הרבה יותר מהר. הדיסק הגלקטי שמסביב הוא הילה גלקטית כדורית של כוכבים וצבירים כדוריים הנמשכת יותר החוצה אך מוגבלת בגודלה על ידי מסלוליםשני לוויינים של שביל החלב - הענן המגלן הגדול והקטן, שהקרוב ביניהם נמצא במרחק של כ-180,000 ליטאס מהמרכז הגלקטי. במרחק זה או מעבר לכך, המסלולים של רוב עצמים ההילה יושמדו על ידי העננים המגלן. לכן, סביר להניח שאובייקטים כאלה ייפלטו מסביבת שביל החלב.

מערכות כוכבים וכוכבי לכת עצמאיים

שאלה לגבי גודל שביל החלב היא שאלה לגבי גודל הגלקסיות באופן כללי. גם מיקרו-עדשות כבידה וגם תצפיות מעבר פלנטריות מצביעות על כך שיש לפחות כוכבי לכת קשורים לכוכבים כמו שיש כוכבים בשביל החלב. ומדידות מיקרועדשות מצביעות על כך שיש יותר כוכבי לכת עצמאיים שאינם קשורים לכוכבים מארחים מאשר כוכבים עצמם. לפי דרך מיילין, יש לפחות כוכב לכת אחד לכל כוכב, מה שמביא לפי הערכות של 100-400 מיליארד.

כדי להבין את המבנה והגודל של הגלקסיה שלנו, מדענים מבצעים לעתים קרובות ניתוחים שונים מסוג זה, תוך עדכון מתמיד של נתונים מיושנים. לדוגמה, ניתוח אחר של נתוני קפלר בינואר 2013 מצא שיש לפחות 17 מיליארד כוכבי לכת אקסו-כוכבים בגודל כדור הארץ בשביל החלב. ב-4 בנובמבר 2013, אסטרונומים דיווחו, בהתבסס על נתונים ממשימת החלל קפלר, שבגבולות הכוכבים והגמדים האדומים המתאימים לשמש באזור שביל החלב, עד 40מיליארד כוכבי לכת בגודל כדור הארץ, 11 מיליארד מכוכבי הלכת המשוערים הללו עשויים להקיף כוכבים דמויי שמש. לפי מחקר משנת 2016, כוכב הלכת הקרוב ביותר עשוי להיות במרחק של 4.2 שנות אור. כוכבי לכת כאלה בגודל כדור הארץ עשויים להיות רבים יותר מענקי גזים. בנוסף לכוכבי לכת אקזו-כוכבים, התגלו גם "אקסוקומטים", שביטים מחוץ למערכת השמש, ועשויים להיות נפוצים בשביל החלב. הגדלים של כוכבים וגלקסיות עשויים להשתנות.